EP0698141B1

EP0698141B1 - Verfahren zur kontrolle des absetzens klebender verunreinigungen aus papierstoff-suspensionen

Info

Publication number: EP0698141B1
Application number: EP94916917A
Authority: EP
Inventors: Klaus Hornfeck; Bernhard Nellessen; Udo LÜCK
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Nopco Paper Technology Holding AS
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2014-05-02
Also published as: JPH08509789A; FI955377A; CA2162668A1; GR3023487T3; ATE150119T1; DE59402082D1; EP0698141A1; ES2098951T3; DK0698141T3; FI955377A0; DE4315449A1; WO1994026973A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Absetzens klebender Verunreinigungen aus Papierstoffsuspensionen bei der Papierherstellung.

Stand der Technik

Bereits bei der Erfindung des Papiers im 2. Jahrhundert spielte der Einsatz von Altmaterial, d.h. die Technik des - zumindest teilweisen - Recyclings eine gewisse Rolle. In der heutigen Zeit kommt der Recycling-Technologie im Zuge eines zunehmenden ökologischen Bewußtseins große Bedeutung zu. Bei einer ständig zunehmenden Produktion von Papier werden daher Fragen der Rohstoffversorgung und der Müllvermeidung immer wichtiger.
Durch den Einsatz von Sekundärfaserstoff auf dem Wege des Recyclings von Altpapier lassen sich heute Einsparungen hinsichtlich der Rohstoffe, des Deponieraumes sowie der für die Papierherstellung aufzuwendenden Energie erzielen. Diese Technologie ist jedoch mit spezifischen Schwierigkeiten verbunden.
So können im Bereich der Verarbeitung von Altpapier klebende Verunreinigungen, üblichweise als Stickies bezeichnet, den Produktionsprozess erheblich stören und die Qualität des hergestellten Papiers negativ beeinflussen. Die Stickies gelangen dabei in den Papierherstellungsprozeß, wenn das eingesetzte Altpapier Klebestellen, Klebebänder oder veredelte Produkte wie gestrichene, kaschierte oder beschichtete Papiere bzw. Pappen enthält. Darüber hinaus können sich jedoch auch durch das Harz des Holzes und durch dessen Wechselwirkung mit Papierhilfsmitteln klebende Verunreinigungen bilden.
Sofern die Stickies in kompakter Form vorliegen, lassen sie sich relativ gut auf mechanischem Wege mit Hilfe von Sortiermaschinen entfernen. In der Regel liegen die Stickies jedoch nicht nur in kompakter Form vor, sondern sie sind darüber hinaus auch in dispergierter Form im Stoffbrei enthalten und in dieser Form sehr schwer zu entfernen. In jüngster Zeit führen daher der steigende Einsatz von Altpapier bei der Papierherstellung und die Einengung der Wasserkreisläufe in zunehmendem Maße dazu, daß sich der Anteil von Stickies im Kreislaufwasser erhöht.
Stickies verursachen nicht nur bei der Papierherstellung eine Reihe von Problemen bzw. Störungen, sondern auch bei der Papierverarbeitung. Aufgrund ihrer Klebrigkeit bilden sich Ablagerungen an Maschinenteilen, Rohrwandungen, Sieben, Naßfilzen, Trockenfilzen, Trockenzylindern, Glättwerkswalzen, Kalandarwalzen und darüber hinaus auch im fertigen Papier, wodurch es zu Bahnabrissen in der Papiermaschine und zu einer Verschlechterung der Papierqualität durch Löcher, Flecken, Markierungen kommt (vergl. H.L. Baumgarten, Das Papier, 1984, 38, Heft 10A, S. V121 - V125). H.L.Baumgarten stellt fest, daß klebende Verunreinigungen in Industrie- und Institutsveröffentlichungen seit Jahren als das größte Problem der Altpapier-Wiederverwertung bezeichnet werden. Selbst minimale Mengen Klebstoff können noch Abrisse an Papier- und Druckmaschinen verursachen, so daß Säuberungs-Stillstände erforderlich sind. Baumgarten führt aus: "2 g Klebstoff an gutgewählter Stelle in der Papiermaschine angebracht, können mehrere 100 kg Papier zu Ausschuß machen" (a.a.0., Seite V122, rechte Spalte).
Die Herkunft von Stickies ist nicht einheitlich. Im wesentlichen stammen sie aus dem Harz des Holzes, Hilfsmitteln bei der Papiererzeugung, Bindemitteln für das Streichen von Papier und Karton, Klebstoffen für die Papierverarbeitung, Druckfarbenbindemitteln und Werkstoffen der Papierverarbeitung. Von besonderer Bedeutung im Rahmen der Aufgabenstellung der hier vorliegenden Erfindung sind dabei diejenigen klebenden Verunreinigungen, die aus dem Harz des Holzes und den bei der Papierverarbeitung eingesetzten Klebstoffen stammen.
Die im Zellstoff und Holzstoff vorhandenen Harze enthalten je nach Holzsorte einen Anteil von etwa 1 - 5 Gew.-% an sogenannten schädlichen Harzen. Diese können in kolloidaler nichtgebundener Form vorliegen oder an den Papierfasern haften. Wie J.Weigl et. al. ausführen, haben die durch Harzablagerungen verursachten Schwierigkeiten bei der Herstellung und Verarbeitung von Papier in den letzten Jahren aus verschiedenen Gründen ständig zugenommen (vergl. J. Weigl et al. Das Papier, 1986, S. V52 - V 62; dort S. V53, linke Spalte).
Die bei der Papierverarbeitung eingesetzten Klebstoffe lassen sich in drei Gruppen einteilen: Die Haftklebstoffe, die Dispersionsklebstoffe sowie die Schmelzklebstoffe.
Bei den Haftklebstoffen handelt es sich um dauerhaft klebende und permanent klebfähige Produkte. Die Haftung wird dabei durch Andrücken der Oberflächen der zu verklebenden Fügeteile erreicht. Als Basispolymere sind eine Vielzahl von Grundstoffen in Kombination mit entsprechenden Zusätzen, z.B. klebrigmachenden Harzen, Weichmachern oder Antioxidantien gebräuchlich. Typische Basispolymere sind u.a. Naturkautschuk, Butylkautschuk, Styrol-Butadien-Copolymere (SBR-Kautschuk), Acrylnitril-Copolymere, Polychloropren, Polyisobutylen, Polyvinylether, Acrylate, Polyester, Polyurethane, Silikone.
Bei den Dispersionsklebstoffen befinden sich die für die Klebeschichtbildung infrage kommenden Polymere als feste Partikel in einem wäßrigen Dispersionsmittel. Bei der Herstellung werden die Basismonomere zunächst in einer wäßrigen Phase emulgiert und anschließend darin polymerisiert, eine Technik, die als Emulsionspolymerisation bekannt ist. Das Polymerisat liegt dann in Form kleiner Partikel mit unterschiedlichen Teilchengrößen vor, die im Bereich von molekulardispers bis grobdispers schwanken können. In der Regel wird einer Zusammenlagerung und einer damit verbundenen Sedimentation der Polymerteilchen dadurch entgegengewirkt, daß nan dem System Schutzkolloide bzw. Emulgatoren zusetzt.
Die sogenannten Schmelzklebstoffe, auch "hotmelts" genannt, gehören zur Gruppe der Thermoplaste. Diese Stoffe haben die Eigenschaft, bei Erwärmen zu erweichen, wodurch sie fließfähig werden. Beim Abkühlen verfestigen sie wieder. Als Beispiele für Polymere, die als Schmelzklebstoffe Verwendung finden, seien Polyamide, Copolyamide, Polyaminoamine, gesättigte Polyester und Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate genannt.
Bei den Stickies wird unterschieden zwischen primären und sekundären Stickies. Unter primären Stickies versteht man dabei jene klebenden Verunreinigungen, die aufgrund ihres hohen Widerstandes bei der Naßzerkleinerung nicht dispergiert werden. Sie liegen daher in kompakter Form vor und lassen sich gut ausscheiden.
Die Existenz der sekundären Stickies rührt daher, daß die klebenden Verunreinigungen im Verlauf der Altpapieraufbereitung einer Veränderung ihrer Teilchengröße unterliegen, die durch thermische, chemische und mechanische Einflüsse bewirkt wird. Dies bedeutet, daß selbst Verunreinigungen, die zu Beginn der Aufbereitung noch in recht grober Form vorliegen, bei der Altpapieraufbereitung eine mehr oder weniger starke Verkleinerung erfahren können. Insbesondere kommt es durch die Vorgänge im Heißzerfaserer der Altpapieraufbereitung zu einer Dispergierung klebender Verunreinigungen. So werden beispielsweise Stickies mit niedrigem Schmelzpunkt verflüssigt und dann feinstdispergiert. Auch bröcklige bzw. brüchige Stickies zerfallen in sehr kleine Partikel. Die Teilchengröße der dispergierten Stickies reicht dann von grobdispers über kolloidaldispers bis molekulardispers.
Mit anderen Worten: Viele klebende Verunreinigungen weisen eine gute Dispergierbarkeit auf mit der Folge, daß sie nach der Auflösung in feinverteilter Form vorliegen und durch die Sortierung nicht erfaßt werden. Bei diesen Substanzen besteht die Gefahr, daß sie in der Papiermaschine durch thermische, mechanische oder chemische Einwirkungen Agglomerate bilden, die als sekundäre Stickies bezeichnet werden. Gerade diese sekundären Stickies sind es, die im Zuge der weiteren Papierverarbeitung zu Problemen führen. Sie werden z.B. mit den Papierbahnen transportiert, wandern durch die Papiermaschine und gelangen so an die verschiedensten Stellen, wo sie zu unerwünschten Ablagerungen führen, insbesondere an Preßfilzen, Trockensieben, Trockenzylindern, Glättwerkswalzen. Darüber hinaus finden sie sich natürlich auch im fertigen Papier, dessen Qualität dadurch beeinträchtigt ist.
Aus den geschilderten Zusammenhängen heraus ist daher klar, daß prinzipiell alle Parameter, die die Agglomeration von Teilchen begünstigen, die Gefahr einer Bildung sekundärer Stickies mit sich bringen. Als zwei sehr wichtige Parameter seien in diesem Zusammenhang der pH-Wert sowie die Anwesenheit bestimmter Hilfsmittel der Papierherstellung genannt. Im einzelnen:
Kleine Feststoffteilchen, die sich berühren oder zwischen denen ein sehr geringer Abstand besteht, ziehen sich aufgrund molekularer Wechselwirkungen, der sog. Van-der-Waals-Kräfte, an. Die auf eine Agglomeration hinwirkenden Van-der-Waals-Kräfte kommen im alkalischen Milieu - d.h. dem für die Altpapieraufbereitung typischen Milieu - in der Regel jedoch nicht zur Geltung, da die Teilchen von einer elektrischen Doppelschicht umgeben sind, die für die gegenseitige Abstoßung der gleichsinnig geladenen Teilchen verantwortlich sind. An der Papiermaschine wird hingegen üblicherweise in neutralem oder leicht saurem Milieu gearbeitet, wodurch die abstoßenden negativen Kräfte verringert werden.
Die Entwässerbarkeit der Papierstoff-Suspensionen, die unter Einsatz von Altpapier hergestellt wurden, ist in der Regel schlecht. In der Praxis werden daher häufig Hilfsmittel eingesetzt, die man als Entwässerungs- bzw. Retentionsmittel bezeichnet. Unter Retentionsmitteln versteht der Fachmann dabei Stoffe, die Feinfasern und Füllstoffe an die langen Papierstoff-Fasern (Langfasern) binden. Durch diese Bindung der kurzen Fasern und der Füllstoffe an die Langfasern wird verhindert, daß es zu einer Art Vliesbildung der Feinstoffe kommt, die eine Entwässerung der Papierstoff-Suspension erschwert. Auf diese Weise bewirken Retentionsmittel auf dem Wege der Bindung der Feinstoffe an die Langfasern also eine Verbesserung der Entwässerbarkeit.
Die Retentionsmittel lassen sich in drei Gruppen einteilen. Man unterscheidet anorganische Produkte wie Aluminiumsulfat oder Natriumaluminat, synthetische Produkte wie Polyethylenimine, Polyamine oder Polyacrylamide und modifizierte Naturprodukte wie kationische Stärke.
Die Wirkungsweise der Retentionsmittel beruht auf der Anlagerung von Feinstoffen und Füllstoffen an die Papierfasern. Ein wichtiger Mechanismus ist dabei, daß Polyelektrolyte mit ausreichender Kettenlänge die Entfernung zwischen zwei Teilchen überbrücken können und auf diese Weise eine Agglomeratbildung bewirken. So berichten J.L.Hemmes et al., daß sich kationische Polyelektrolyte, z.B. kationische Stärke, als Fänger für anionische Störstoffe eignen (Wochenblatt für Papierfabrikation 1993, Seite 163-170).
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß nach dem Stand des allgemeinen Fachwissens einerseits ein neutrales bzw. saures Milieu, andererseits der Einsatz kationaktiver Hilfsmittel zur Entwässerungs- und Retentionsverschiebung Bedingungen darstellen, die eine Agglomeration von Teilchen begünstigen. In bezug auf die angesprochene Sticky-Problematik bedeutet dies, daß der Fachmann diese Bedingungen logischerweise als begünstigend für die Bildung von Stickies ansieht.
Eine andere Schlüsselrolle bei der Kontrolle von Stickies spielt die Temperatur. Der Grund dafür ist, daß viele Klebstoffe zu den Thermoplasten (hotmelts) gehören, deren Klebrigkeit mit der Temperatur zunimmt.
Darüber hinaus ist festzustellen, daß die Manifestation der unerwünschten Eigenschaften klebender Verunreinigungen für den Prozeß der Papierherstellung bzw. -verarbeitung von einer Vielzahl von Parametern abhängt, die in ihren Einzelheiten noch nicht hinlänglich bekannt sind (vergl. H.L.Baumgarten, a.a.0. S. V122, linke Spalte). Es ist sogar möglich, daß normalerweise harmlose Verunreinigungen durch das Zusammenwirken mechanischer, chemischer und thermischer Einflüsse während des Produktionsprozesses in klebende Verunreinigungen überführt werden (vergl. B.Brattka, Wochenblatt für Papierfabrikation 1990, S. 310-313).
Aus dem Stand der Technik sind nun verschiedene Methoden bekannt, mit denen versucht wird, der Manifestierung der negativen Eigenschaften klebender Verunreinigungen für den Prozeß der Papierherstellung entgegenzuwirken. Dabei wird dem Ansatz, ein Absetzen von Stickies mittels eines Hilfsstoffs zu unterbinden, so daß die durch die Klebeeigenschaften verursachten Störungen auf ein technisch akzeptables Maß reduziert werden, in der Fachwelt besondere Bedeutung zugemessen.
So ist aus der amerikanischen Patentschrift US 4,923,566 ein Verfahren bekannt, bei dem die Kontrolle der Stickies mit Hilfe von Harnstoff erzielt wird. Nach der Lehre des amerikanischen Patents US 3,081,219 wird die Kontrolle der Stickies im Faserbrei des Sulfitaufschlusses von Holz mit Hilfe von N-Vinyl-2-Pyrrolidon erreicht. Es ist ferner versucht worden, eine Kontrolle der Stickies durch den Zusatz von Bentoniten, Diatomenerde und dergleichen zu erreichen. Diesem seit langem bekannten Ansatz liegt die Idee zugrunde, feine Partikel einzuführen, die in der Lage sind, klebende Verunreinigungen an ihrer Oberfläche zu binden (vergl. US 3,081,219, Spalte 1, Zeilen 40-44). Ein weiterer Ansatz beruht auf dem Zusatz von Sequestriermitteln, z.B. Polyphosphaten (vergl. US 3,081,219, Spalte 1, Zeilen 45-50). Schließlich hat man auch versucht, verschiedene Dispergiermittel, z.B. die Natriumsalze sulfierter Formaldehyd/Naphthalin-Kondensate, einzusetzen, was jedoch Nachteile bei neutralen pH-Werten mit sich bringt sowie zu ungünstigen Wechselwirkungen mit kationischen Hilfsmitteln führt (vergl. US 3,081,219, Spalte 1, Zeilen 51-58). Die amerikanische Patentanmeldung US 4,744,865 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Koagulation klebender Verunreinigungen durch methoxygruppenhaltige Polymere verringert werden soll.
Schließlich beschreiben G. Galland und F. Julien Saint Amand, daß sich primäre Acrylat-Stickies durch Flotation in alkalischem Milieu und in Gegenwart von Seife entfernen lassen (vergl. EUR. Comn. Eur. Communities 14011, 1992, S. 235 - 243). Als wesentlich für die Leistungsfähigkeit ihrer Methode geben die Autoren an, daß die Eintragung der Alkalität und der Seife im Pulper oder unmittelbar nach dem Pulper erfolgen muß. Sie geben ferner an, daß durch die Verringerung der Blasengröße die Effektivität der Entfernung primärer Stickies gesteigert wird, jedoch auf Kosten eines erhöhten Faserverlustes. Das Verfahren von Galland und Saust Amand kann jedoch seiner Natur nach zur Lösung der Problematik sekundärer Stickies nichts beitragen.

Beschreibung der Erfindung

Insgesamt ist der Stand der Technik auf dem hier angesprochenen Fachgebiet sehr heterogen und ein in jeder Hinsicht befriedigendes Verfahren zur Kontrolle von Stickies bislang nicht realisiert. Dies trifft ganz besonders auf die erwähnten sekundären Stickies zu, zumal sich der Anteil der feindispergierten klebenden Verunreinigungen, die Ursache für die Bildung sekundärer Stickies sind, im Kreislaufwasser zunehmend erhöht.
Nach wie vor gilt die Feststellung von H.L. Baumgarten: "Ein Blick auf die Problemkette "Klebende Verunreinigungen" im Altpapier ... macht deutlich, daß neben den Herstellern von Altpapier-Aufbereitungsanlagen insbesondere die Hersteller der meist kunststoffhaltigen Papierveredlungs- und Papierverarbeitungs-Hilfsmittel sowie die chemische Industrie als ihr Grundstoff-Lieferant aufgefordert sind, der Papierindustrie intensiv zu helfen" (Das Papier, 1984, Heft 10A, Seite V124). Es besteht daher ein ständiger Bedarf an neuen bzw. alternativen Problemlösungen zur Kontrolle der Stickies bei der Papierherstellung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Kontrolle des Absetzens klebender Verunreinigungen, die in der Papiermaschine als sekundäre Stickies negativ in Erscheinung treten, zu entwickeln. Dieses Verfahren sollte generell auf die verschiedensten Typen klebender Verunreinigungen anwendbar sein, speziell jedoch auf Haftklebstoffe, Dispersionsklebstoffe und Schmelzklebstoffe (hotmelts). Zusätzlich war dabei zu fordern, daß die Sticky-Kontrolle nicht auf Kosten erhöhter Verluste an Fasern und Füllstoffen geht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Kontrolle des Absetzens klebender Verunreinigungen aus Papierstoff-Suspensionen bei der Papierherstellung, wobei man der Papierstoff-Suspension jeweils unmittelbar vor der ersten und/oder weiteren Flotationsstufen-bezogen auf otro Papierstoff - 0,2 bis 3,0 Gew.-% Wasserglas und/oder 0,05 bis 1,0 Gew.-% einer Fettsäure mit im wesentlichen 12 bis 22 C-Atomen oder deren Salz mit ein- bis dreiwertigen Kationen zudosiert. Unter "otro Papierstoff" ist dabei wie in der Papiertechnik üblich ofentrockener Papierstoff zu verstehen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Kontrolle des Absetzens klebender Verunreinigungen aus Papierstoff-Suspensionen bei der Papierherstellung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man der Papierstoff-Suspension jeweils unmittelbar vor der ersten und/oder weiteren Flotationsstufen - bezogen auf otro Papierstoff - 0,2 bis 3,0 Gew.-% Wasserglas und/oder 0,05 bis 1,0 Gew.-% einer Fettsäure mit im wesentlichen 12 bis 22 C-Atomen oder deren Salz mit ein- bis dreiwertigen Kationen, zudosiert.
Ausdrücklich sei festgestellt, daß der Zeitpunkt der Zugabe der Komponenten i) und/oder ii) ein kritisches Merkmal für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Daß die Komponenten i) und/oder ii) unmittelbar vor der ersten und/oder weiteren Flotationstufen zuzusetzen sind, impliziert, daß sie in die Flotation gelangen, ohne daß sie zuvor starken Scherkräften ausgesetzt waren. Derartige Scherkräfte treten im Verlaufe der Papierherstellung an verschiedenen Stellen auf. Beispiele dafür sind der Altpapier-Stoffauflöser, der sogenannte Pulper, oder daran anschließende Sortiergeräte.
Die Einhaltung der obengenannten erfindungswesentlichen Parameter garantiert, daß die klebenden Verunreinigungen, die in den zum Einsatz gelangenden wäßrigen Papierstoff-Suspensionen in feinverteilter Form enthalten sind und die zu sekundären Stickies führen können, in hohem Maße aus dem System entfernt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Reduzierung des Gehalts an klebenden Verunreinigungen nicht auf Kosten eines erhöhten Verlustes an Fasern und Füllstoffen geht. Vielmehr wird durch das erfindungsgemäße Verfahren als zusätzlicher Vorteil eine Verringerung des Verlustes an Fasern und Füllstoffen erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die eingesetzten Papierstoff-Suspensionen aus Altpapier oder Papierprodukten, die Altpapierbestandteile enthalten, hergestellt.
Die Art des Wasserglases ist an sich nicht kritisch. Bevorzugt sind jedoch Natron- und/oder Kaliwasserglas.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Mischung der Komponenten i) und ii) eingesetzt. Das Gewichtsverhältnis der beiden Komponenten ist dabei an sich nicht kritisch, jedoch ist es bevorzugt, ein Gewichtsverhältnis von 0,5:1 bis 10:1 einzustellen. Dabei ist wiederum bevorzugt, die Komponente i) - im Vergleich zur Komponente ii) - im Überschuß einzusetzen; dabei ist ein Gewichtsverhältnis der Komponenten i) und ii) von 3:1 bis 5:1 ganz besonders bevorzugt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die beiden Komponenten i) und ii) in Kombination mit einem Alkalihydroxid eingesetzt. Das Alkalihydroxid, vorzugsweise Natrium- und/oder Kaliumhydroxid, wird dabei vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 2,0 Gew.-% - bezogen auf otro Papierstoff - eingesetzt. Durch die Gegenwart von Alkalihydroxid wird eine weitere Senkung des Verlustes an Fasern und Füllstoffen erreicht, was für die Ökonomie des Verfahrens von großer Bedeutung ist.
In Bezug auf die Wirkung der Komponente ii) ist entscheidend, daß sie-zumindest teilweise - in der jeweiligen Flotationszelle in Form einer relativ schwer löslichen Seife vorliegt. Dies wird in der Regel erreicht, indem man eine Fettsäure mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren lösliche Salze mit 1- bis 3-wertigen Kationen einsetzt, die dann in situ mit der im System vorhandenen Wasserhärte die entsprechenden schwerlöslichen Calcium-seifen bilden. Sofern die Wasserhärte nicht ausreichend ist, können jedoch die Calcium-Seifen von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen auch direkt verwendet werden.
Es hat sich herausgestellt, daß in einigen Fällen die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch verbessert werden kann, wenn man die Flotation in Gegenwart eines zusätzlichen kationischen Flockungs- bzw. Retentionsmittels durchführt. Derartige Mittel sind z. B. kationische Polymere wie Polyacrylamide, Polyethylenimine, Polyamidamine oder kationische Stärken sowie anorganische Verbindungen wie Aluminiumsulfat.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist generell auf die verschiedensten Typen klebender Verunreinigungen anwendbar. Es eignet sich jedoch ganz besonders zur Lösung der Probleme, die durch Haftklebstoffe, Dispersionsklebstoffe und Schmelzklebstoffe (hotmelts) verursacht sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich prinzipiell für die Kontrolle des Absetzens und Verklebens von Stickies unterschiedlicher Art und damit auch unterschiedlicher chemischer und physikalisch-chemischer Natur. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen jedoch ganz besonders bei Stickies auf Basis von Haftklebstoffen und Schmelzklebstoffen (hotmelts) zur Geltung.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind nicht einschränkend zu verstehen.

Beispiele

1. Verwendete Substanzen und Materialien

Natronlauge:	50 %-ige wäßrige NaOH Lösung.
Wasserglas:	"Wasserglas 37/40" (Na₂SiO₃),	Fa. Henkel/Düsseldorf.
042:	Ölsäuregemisch; "Olinor 042",	Fa. Henkel/Düsseldorf.

2. Bestimmung des Dichlormethanextraktes

2.1. Prinzip der Methode

Als indirektes Maß zur Bestimmung des Anteils an klebenden Verunreinigungen in Papier-Suspensionen diente der Dichlormethanextrakt. Dieser wird erhalten, indem man eine Probe der zu untersuchenden Papierstoff-Suspension filtriert, den Rückstand trocknet und die darin enthaltenen in Dichlormethan löslichen Bestandteile, die im wesentlichen klebende Verunreinigungen sind, durch Extraktion ermittelt.

2.2. Analytische Hilfsmittel

a) Rundfilter: Die eingesetzten Rundfilter wurden vor Gebrauch nach der Methode gemäß DIN 54359 im Wärmeschrank bei einer Temperatur von (103 ± 2 °C) bis zum Erreichen einer konstanten Masse getrocknet und nach dem Abkühlen in einem Exikator gewogen.
b) Stehkolben: Der verwendete Stehkolben wurde vor Gebrauch nach der Methode gemäß DIN 54 354 im Trockenschrank bei (105 ± 2) °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und nach Abkühlen im Exsikkator gewogen.

2.3. Durchführung

Einer gut durchmischten Papierstoff-Suspension wurde eine 500 ml Probe entnommen und über eine Filtriereinrichtung, bestehend aus einem Büchner-Trichter mit 15 cm Durchmesser, einer großen Saugflasche und einem Papierrundfilter, filtriert. Nach der Filtration wurde jeweils visuell überprüft, ob das Filtrat keine Trübung aufwies. Sofern noch eine Trübung zu erkennen war, wurde das Filtrat nochmals mit dem gleichen Filter filtriert. Der Rundfilter wurde zusammen mit dem abfiltrierten Stoffkuchen im Wärmeschrank getrocknet und dann gewogen.
Der getrocknete Stoffkuchen wurde anschließend zusammen mit dem Rundfilter in einen Soxhlet-Extraktor mit eingeschliffenem Kühler und angeschlossenem 500 ml Stehkolben mit geschliffenem Hals überführt. Nach Zugabe von 400 ml Dichlormethan wurde unter Erhitzen 6 Stunden lang extrahiert. Nach Abschluß der Extraktion wurde die Extraktlösung destillativ soweit eingeengt, daß sie gerade noch flüssig war. Der Kolben wurde anschließend im Trockenschrank bei einer Temperatur von (105 ± 2) °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und anschließend wie unter 2.2. beschrieben gewogen. Aus den gefundenen Werten errechnete man den Dichlormethanextrakt DCM in %-bezogen auf das Trockengewicht der Probeneinwage - wie folgt: $DCM = \frac{m_{4} {-m}_{3}}{m_{2} {-m}_{1}} · 100$
In dieser Formel bedeuten:

m₁ =: Masse des Rundfilters in g
m₂ =: Masse des Rundfilters mit Stoffkuchen in g
m₃ =: Masse des leeren Kolbens in g
m₄ =: Masse des Kolbens mit Rückstand in g

3. Durchführung der Versuche

In einer Versuchsanlage, in die eine Flotationszelle des Typs CF der Firma Sulzer-Escher Wyss integriert war, wurde Altpapier in einem Pulper bei einer Stoffdichte von 12 otro mit 1 % Wasserglas, 0,5 % Natronlauge, 0,5 % Wasserstoffperoxid und 0,33 % Olinor 042 - alle Prozentangaben bezogen auf otro Papierstoff - aufgeschlagen. Nach der daran anschließenden Grobsortierung wurde ein 200 kg otro Papierstoff entsprechendes Volumen in eine Bütte gepumpt und nach Bestimmung der Stoffdichte mit Kreislaufwasser auf 1,3 % Stoffdichte verdünnt.
Nunmehr wurden die zu untersuchenden Additive zudosiert, eine Stoffprobe genommen und dann wurde 30 Minuten flotiert. Dabei zirkulierte die Papierstoff-Suspension von der Bütte über die Flotationszelle zu einer daran anschließenden zweiten Bütte wieder zurück zur ersten Bütte. Nach dem Ende der Flotation wurde die gesamte Stoffmenge wieder in die erste Bütte gepumpt und eine weitere Stoffprobe entnommen. Von den erhaltenen Stoffproben vor und nach der Flotation bestimmt man wie oben angegeben den Dichlormethanextrakt, sowie darüber hinaus über Stoffdichte und Büttenstand die Gesamtverluste an Füllstoff und Fasern.
Die erhaltenen Werte der Reduzierung des Dichlormethanextrakts (DCM-Extrakt) sowie des Verlustes an Fasern und Füllstoff (Gesamtverlust) sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

zugesetztes Additiv¹⁾	Reduzierung DCM-Extrakt (%)	Gesamtverlust³⁾ (%)
ohne Zusatz	33	18
1 % Wasserglas²)	39	17
1 % Wasserglas	57	14
1 % Wasserglas
+ 0,07 % 042	65	11
1 % Wasserglas
+ 0,5 % NaOH
+ 0,07 % 042	64	8

¹⁾ Der Zusatz erfolgte wie oben beschrieben unmittelbar vor der Flotation.
²⁾ Der Zusatz erfolgte hier zu Vergleichszwecken im Pulper
³⁾ Verlust an Fasern und Füllstoff

2.3. Diskussion der Ergebnisse

Aus Tabelle 1 wird deutlich, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Reduzierung des DCM-Extraktes bei gleichzeitig deutlich verringertem Gesamtverlust an Fasern und Füllstoff erreicht wird. Aus der Gegenüberstellung des Zusatzes von jeweils 1 % Wasserglas in Pulper bzw. unmittelbar vor der Flotation wird dabei deutlich, daß nur bei der letztgenannten (erfindungsgemäßen) Verfahrensweise die erwünschte Reduzierung des DCM-Extraktes erreicht wird. Darüber hinaus geht aus Tabelle 1 hervor, daß in Gegenwart von zusätzlichem Alkalihydroxid - bei ansonsten etwa gleichem Wert für den DCM-Extrakt - der Gesamtverlust an Fasern und Füllstoff weiter verringert wird.

Claims

Verfahren zur Kontrolle des Absetzens klebender Verunreinigungen aus Papierstoff-Suspensionen bei der Papierherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß man der Papierstoff-Suspension jeweils unmittelbar vor der ersten und/oder weiteren Flotationsstufen - bezogen auf otro Papierstoff-
i) 0,2 bis 3,0 Gew.-% Wasserglas und/oder

ii) 0,05 bis 1,0 Gew.-% einer Fettsäure mit im wesentlichen 12 bis 22 C-Atomen oder deren Salz mit ein- bis dreiwertigen Kationen
zudosiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eingesetzten Papierstoff-Suspensionen aus Altpapier oder aus Papierprodukten, die Altpapierbestandteile enthalten, hergestellt wurden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei man beide Komponenten i) und ii) einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei man die Komponenten i) und ii) im Gewichtsverhältnis von 0,5 : 1 bis 10 : 1 einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei man die Komponenten i) und ii) in Kombination mit einem Alkalihydroxid einsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei man das Verfahren zusätzlich in Gegenwart eines kationischen Flockungs- bzw. Retentionsmittels durchführt.